OSPF virtual link detailní dokumentace šíření a generování LSA

Transkript

1 OSPF virtual link detailní dokumentace šíření a generování LSA Bc. Michal Tkáčik, Bc. Zdeněk Wilček Abstrakt: Práce se zabývá virtuálními linkami v OSPFv2 procesu se zaměřením na popis a analyzováním LSA paketů obshaující informace o těchto virtuálních linkách. Klíčová slova: OSPF, virtuální spojení, OSPF oblasti 1 Protokol OSPF Hraničné smerovače LSA Pakety Princip oblastí v OSPF Virtuální linky Testovaná topologie Konfigurace Konfigurace směrovače RJ Testovaná topologie Testovaná topologie Testovaná topologie Závěr Seznam použitých zdrojů Přílohy Konfigurace směrovače RK Konfigurace směrovače RF...15 květen /15

2 1 Protokol OSPF OSPF je smerovací protokol typu Link State, čiže pracuje na základe stavu liniek. Tento typ protokolov informuje ostatné smerovače v sieti iba v prípade zmien v topológii. K tomu OSPF využíva tzv. Link State Advertisements (LSA). Tieto LSA si každý smerovač uchováva v databázi Link State Database (LSDB). Podľa tejto databázy majú všetky smerovače prehľad o ostatných smerovačoch v. To im umožňuje na základe Dijkstrovho SPF algoritmu najskôr efektívne vypočítať SPF (Shortest Path First ) strom a z neho potom zvoliť najlepšiu (najkratšiu) cestu. 1.1 Hraničné smerovače Area Border Router (ABR) smerovač na rozhraní medzi viacerými oblasťami, každý ABR smerovač musí byť členom oblasti 0, plní funkcie pre šírenie, filtrovanie a sumarizáciu informácii preposielaných medzi oblasťami. Autonomous System Boundary Router (ASBR) smerovač na rozhraní medzi autonómnym systémom a iným autonómnym systém, poprípade so sieťou s iným smerovacím protokolom. ASBR plní funkcie pre import, filtrovanie a sumarizáciu informácii do OSPF z vonku autonómneho systému. 1.2 LSA Pakety Router LSA, LSA-1 každý smerovač zasiela tieto LSA do všetkých k nemu pripojených oblastí. Tento LSA obsahuje informácie o linkách spájajúcich smerovač s danou oblasťou a preto sa líši v závislosti na tom, pre ktorú oblasť sú generované. Router LSA pre konkrétnu oblasť sú propagované iba do tejto oblasti. Sieťový LSA, LSA-2 LSA generované Designate Router v multiprístupových sieťach. Obsahuje zoznam všetkých smerovačov pripojených k danému multiprístupovému segmentu siete. Sieťové LSA sú propagované v rámci oblasti, do ktorej konkrétny segment spadá. Sumarizačný LSA, LSA-3 a LSA-4 jedná sa o LSA generované ABR smerovačmi. LSA-3 popisuje informácie o cestách do siete danej oblasti, LSA-4 cesty k ASBR smerovačom. Sumarizačné LSA sú propagované cez oblasť 0 k ostatným pripojeným oblastiam OSPF siete. Externé LSA (Antonomous System External LSA), LSA-5 LSA generované ASBR smerovačmi. Obsahujú informácie o externých cestách do sieti mimo daný autonomný systém. Multicast OSPF LSA, LSA-6 využívané pre OSPF multicastové aplikácie. NSSA LSA, LSA-7 tento typ LSA môže existovať iba v NSSA oblasti. LSA-7 sú generované ASBR smerovačom a na hranici oblasti ich ABR prekladá na typ LSA-5, ktorý môže byť propagovaný aj v ďalších oblastiach. LSA-7 distribuuje externé smerovacie informácie do svojej OSPF domény. LSA pre BGP protokol, LSA-8 špeciálny typ LSA pre využitie spolu s BGP Rezervované LSA-9, LSA-10, LSA-11 posledné tri typy LSA sú rezervované pre budúce použite a pre aplikačne špecifické LSA 1.3 Princip oblastí v OSPF Oblasti v OSPF sú vytvorené za účelom pamäťovej a procesnej optimalizácie. Ak je OSPF navrhnutá s viacerými oblasťami, jedná z nich musí byť chrbtová oblasť 0, a k tejto oblasti 0 musia byť všetky ostatné oblasti fyzicky pripojené. Dôvodom tohto konceptu návrhu siete je jednoduchá distribúcia smerovacích informácii medzi jednotlivými oblasťami. Chrbtová oblasť 0 Jedná sa o chrbtovú oblasť, ktorej hlavným účelom je spojenie ostatných OSPF oblastí a rýchly prenos medzi nimi. Oblasť 0 spravidla neslúži k pripojeniu koncových užívateľov. květen /15

3 Bežné oblasti Na rozdiel od oblasti 0 je ich hlavným účelom pripojenie koncových užívateľov. Spravidla funkčne alebo geograficky kopírujú konkrétne skupiny. Bežné oblasti nedovoľujú smerovanie dátových tokov cielených do inej oblasti než lokálnej, pretože celé smerovanie do sietí mimo lokálnu oblasť musí prebiehať cez oblasť 0. Existuje niekoľko podtypov bežných oblastí: Štandardná východzí typ bežnej oblasti s internými aj externými cestami. Stub oblasť, ktorá nedovoľuje, aby do jej smerovania boli pridáne externé siete iných autonomných systémov. Smerovanie mimo autonómny systém zaisťuje východzia cesta (default route). V stub oblasti sa nesmie nachádzať ASBR smerovač. Výnimka je v prípade, keď je ASBR súčasne ABR. Totally Stubby - Cisco proprietárny typ oblasti. Rovnako ako stub nedovoľuje, aby do jeho smerovania neboli pridané externé siete iných autonómnych systémov a rovnako nedovoľuje ASBR v oblasti, pokiaľ sa nejedná o ABR. Neprijíma ani distribúciu smerovacích informácii ostatných oblastí svojho autonómneho systému. Not-so-stubby Area (NSSA) - tato oblasť definuje špeciálny typ LSA-7. Rovnako ako stub oblasť neprijíma externé smerovanie a využíva východzie cesty na smerovanie mimo autonómny systém. Na rozdiel od stub oblasti sa v NSSA môžu nachádzať ASBR. Totally Stubby NSSA Cisco proprietárny typ oblasti. Ako názov napovedá, jedná sa o kombináciu typov oblastí totally stubby a NSSA. Informácie o externom smerovaní mimo lokálnu oblasť nie sú prijímané, avšak v oblasti sa môže nachádzať ASBR. 1.4 Virtuální linky OSPF koncept vyžaduje, aby všetky oblasti boli fyzicky pripojené k oblasti 0, pričom oblasť 0 sa v rámci celej siete vyskytuje práve jeden krát. Aby bolo možné tieto podmienky dodržať aj v prípade neplánovaných zmien v návrhu siete, boli zavedené takzvané virtuálne linky. Existujú dva typy použitia virtuálnych liniek: 1. V prvom prípade sa jedná o logické pripojenie oblastí, ktoré nemôžu byť fyzicky pripojené s oblasťou 0. Logická linka je nakonfigurovaná medzi dvomi ABR, a z nich musí byť jeden pripojený k oblasti 0. Oblasť, ktorá zaisťuje pripojenie k oblasti 0, sa nazýva tranzitná oblasť. 2. Druhým typom virtuálnej linky je spojenie viac oblastí 0 do jednej, tak aby sieť odpovedala OSPF špecifikácii. Virtuální linky v praxi Virtuálne linky sa používajú ako záložné či dočasné riešenie a nedoporučuje sa s nimi počítať v samotnom návrhu topológie siete. Virtuálne linky taktiež nemôžu prechádzať stub oblasťami a nemôžu viesť viac než jednu tranzitnú oblasť. Je možné konfigurovať virtuálnu linku cez viaceré tranzitné oblasti tak, že pre každú tranzitnú oblasť je konfigurovaná samostatná virtuálna linka. květen /15

4 2 Testovaná topologie Praktická část projektu je zaměřena na analýzu virtuálních spojení a šíření souvisejících LSA paketů ve směrovacím protokolu OSPFv2. Pro vytvoření virtuálních spojení bylo nutné navrhnout topologii, kde je nasazen směrovací protokol OSPF obsahující několik různých oblastí, tak aby všechny standardní oblasti nebyly připojeny k páteřní oblasti číslo 0. Navržená topologie je zobrazena na obrázku 1. Obsahuje 4 různé standardní oblasti, přičemž k páteřní oblasti je přímo připojena pouze oblast 1. Aby bylo možné vytvořit na topologii o třech směrovačích 4 oblasti, bylo nutné využít dvou loopback rozhraní. Pro praktickou realizaci byly požity tři směrovače typu C2801 s IOS Version 15.1(3)T4. Obrázek 1. Topologie 2.1 Konfigurace Přiřazení IP adres jednotlivým rozhraním bylo provedeno dle schématu uvedeném na obrázku 1. Pro přehlednost ve výpisech byl upraven parametr Router ID, který má ve výchozím stavu hodnotu největší hodnoty IP adresy aktivního rozhraní nebo v případě aktivního loopback rozhraní přejímá jeho hodnotu IP adresy. Hodnoty Router ID pro jednotlivé směrovače jsou uvedeny na obrázku 1. V následující kapitole je uvedena konfigurace směrovače RJ. Konfigurace směrovačů RK a RF je uvedena v příloze. 2.2 Konfigurace směrovače RJ RJ(config)#interface loopback1 RJ(config-if)#ip address RJ(config)#interface fastethernet0/0 RJ(config-if)#ip address RJ(config-if)#no shutdown RJ(config)#router ospf 1 RJ(config-router)#network area 0 RJ(config-router)#network area 1 RJ(config-router)#router-id květen /15

5 2.3 Testovaná topologie - 1 V první testované topologii, bylo vytvořeno virtuální spojení mezi směrovači RJ a RK, viz obrázek 2. Konfigurace virtuálních linek na směrovačích RJ a RK byla provedena pomocí následujících příkazů: RJ(config-router)#area 1 virtual link RK(config-router)#area 1 virtual link Číslo 1 za parametrem area značí tranzitní oblast, přes kterou bude virtuální linka vytvořena a hodnota za parametrem virtual link označuje Router ID směrovače, se kterým bude spojení vytvořeno. Jelikož se jedná o oboustranné spojení je nutné nastavení provést na obou koncích linky. Díky vytvoření virtuálního spojení lze říci, že se páteřní oblast 0 rozšiřuje přes oblast 1 a tudíž z oblasti mezi směrovači RK a RF se stává přímo připojená oblast k této páteřní oblasti. Analýza pomocí příkazu show Obrázek 2. Testovaná topologie 1 V rámci teoretické části bylo zjištěno, že informace o virtuálních linkách se šíří v paketech typu LSA 1, neboli Router LSA, které se šíří pouze v rámci jedné oblasti. Tento typ LSA paketu obsahuje 4 typy linek, přičemž informace o virtuálním spojení je uvedena v typu číslo 4. Pro analyzování OSPF protokolu zaměřených na LSA pakety slouží příkazy: #show ip ospf database #show ip ospf virtual-links #show ip route V následujících tabulkách 1 a 2 je zobrazen výpis směrovací tabulky na směrovači RK před a po nastavení virtuálního spojení mezi směrovači RJ a RK. V tabulce 1 lze vidět pouze přímo připojené sítě na rozdíl od tabulky 2, kde lze pozorovat pod označením O IA záznam sítě z oblasti číslo 2, která se nachází mezi směrovači RJ a RK. RJ#show ip route /24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C /24 is directly connected, Loopback1 L /32 is directly connected, Loopback /24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C /24 is directly connected, FastEthernet0/0 L /32 is directly connected, FastEthernet0/0 Tabulka 1:Bez virtuálního spojení květen /15

6 RJ#show ip route /24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C /24 is directly connected, Loopback1 L /32 is directly connected, Loopback /24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C /24 is directly connected, FastEthernet0/0 L /32 is directly connected, FastEthernet0/0 O IA /24 [110/2] via , 00:22:28, FastEthernet0/0 Tabulka 2:Virtuální spojení mezi RJ a RK Díky vytvoření virtuálního spojení mezi směrovači RJ a RK získal směrovač RJ do LSA databáze informace o oblasti číslo 2, viz tabulka 3, čímž je vytvořen záznam o směru cesty do sítě v oblasti číslo 2 ve směrovací tabulce směrovače RJ, viz tabulky 4. RJ#show ip ospf database OSPF Router with ID ( ) (Process ID 1) Router Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count x x008FA (DNA) 0x x00EEB8 1 Summary Net Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x00AD1F (DNA) 0x x008F (DNA) 0x x Router Link States (Area 1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count x A 0x00A59D x B 0x0065D3 1 Net Link States (Area 1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x00FBBB Summary Net Link States (Area 1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x00AE1E x x Router Link States (Area 2) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count x x0054E5 0 Summary Net Link States (Area 2) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x00AE1E x x00AD1F x x00AC1E Tabulka 3:LSA databáze směrovače RJ bez virtuálním spojením mezi RJ a RK květen /15

7 RJ#show ip ospf database OSPF Router with ID ( ) (Process ID 1) Router Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count x x004F6E 1 Summary Net Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x00AD1F Router Link States (Area 1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count x x00A5A x x0066DF 1 Net Link States (Area 1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x00FDBA Summary Net Link States (Area 1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x00AC1F Tabulka 4:LSA databáze směrovače RJ bez virtuálních linek Analýza pomocí nástroje Wireshark V testované topologii jsou umístěny dva opakovače H1 a H2. Tyto opakovače slouží pro testovací účely, aby bylo možné pomocí softwarového nástroje Wireshark zachytit probíhající komunikaci mezi jednotlivými směrovači. Informace o virtuálních línkách jsou umístěny v paketech Router LSA (LSA 1) v typu číslo 4. Na základě těchto informací byla provedena v nástroji Wireshark filtrace pomocí parametru: ospf.lsa.router.linktype==4 Na zobrazených záznamech, viz obrázek 3 a 4, je uvedeny zachycena komunikace mezi směrovači RJ a RK, která obshahuje informace o sestavené virtuální lince mezi těmito směrovači. Obrázek 3. Zdroj: směrovač RJ (RID ) květen /15

8 Obrázek 4. Zdroj: směrovač RK (RID ) květen /15

9 2.4 Testovaná topologie - 2 Ve druhé testované topologii bylo přidáno k topologii zobrazené na obrázku číslo 2 druhé virtuální spojení, která bylo vytvořeno mezi směrovači RK a RF. Tímto způsobem byla vytvořena konektivita se všemi body analyzované sítě. Na obrázku 5 je uvedena testovaná topologie číslo 2 obsahující dvě virtuální spojení. Analýza pomocí příkazu show Obrázek 5. Testovaná topologie 2 Po vytvoření druhého virtuálního spojení mezi směrovači RK a RF byly k páteřní oblasti připojeny všechny 3 standardní oblasti nacházející se v sestavené topologii a tudíž byla zajištěna plná konektivita. Směrovací tabulka směrovače RJ, viz tabulka 5, nyní obsahuje záznamy o všech vyskytujících se sítích, včetně sítě ležící v oblasti číslo 3. RJ#show ip route /24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C /24 is directly connected, Loopback1 L /32 is directly connected, Loopback /24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C /24 is directly connected, FastEthernet0/0 L /32 is directly connected, FastEthernet0/0 O IA /24 [110/2] via , 00:02:35, FastEthernet0/ /32 is subnetted, 1 subnets O IA [110/3] via , 00:01:43, FastEthernet0/0 Tabulka 5:Směrovací tabulka RJ se všemi záznamy sítí květen /15

10 Analýza pomocí nástroje Wireshark V následujících záznamech zachycené komunikace nástrojem wireshark mezi dvojicemi směrovačů RJ-RK a RK-RF jsou zobrazena pakety LSA Update obsahující přenášené informace od virtuálních linkách mezi danými směrovači, viz obrázky 6 9. Obrázek 6. Zdroj: RJ (RID: ) Obrázek 7. Zdroj: RK (RID: ) Obrázek 8. Zdroj: RK (RID: ) Obrázek 9. Zdroj: RF (RID: ) květen /15

11 2.5 Testovaná topologie - 3 V poslední testované topologii uvedené na obrázku 8 byla vytvořena virtuální linka mezi směrovači RJ a RK a dále byla nakonfigurování virtuální linka mezi směrovačem RJ a RF. Cílem této konfigurace bylo vytvoření virtuální linky vnořené do jiné virtuální linky. Konfigurace byla provedena pomocí následujících příkazů: #RJ(config-router)#area 1 virtual link #RJ(config-router)#area 2 virtual link #RF(config-router)#area 1 virtual link #RF(config-router)#area 2 virtual link Velmi důležitý parametr tohoto příkazu je zvolení tranzitní oblasti přes, kterou má virtuální linka procházet. Při našem testu jsme jako tranzitní oblast zvolili jak oblast 1, tak oblast 2, přičemž hodnota R ID byla nastavenou podle krajních směrovačů RJ a RF. Obrázek 8. Testovaná topologie 3 květen /15

12 Analýza pomocí příkazu show V následujícím výpisu vedeném v tabulce 6 zobrazující virtuální linky OSPF procesu lze vidět virtuální linku mezi směrovači RJ a RK ve stavu UP, čili je aktivní. Zatímco testované virtuální linky mezi směrovači RJ a RF jsou ve stavu DOWN. To znamená, že tímto způsobem nelze vytvořit virtuální linku šířenou jinou virtuální linkou. RJ#show ip ospf virtual-links Virtual Link OSPF_VL0 to router is up Run as demand circuit DoNotAge LSA allowed. Transit area 1, via interface FastEthernet0/0 Topology-MTID Cost Disabled Shutdown Topology Name 0 1 no no Base Transmit Delay is 1 sec, State POINT_TO_POINT, Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 Hello due in 00:00:08 Adjacency State FULL (Hello suppressed) Index 1/2, retransmission queue length 0, number of retransmission 0 First 0x0(0)/0x0(0) Next 0x0(0)/0x0(0) Last retransmission scan length is 0, maximum is 0 Last retransmission scan time is 0 msec, maximum is 0 msec Virtual Link OSPF_VL3 to router is down Run as demand circuit DoNotAge LSA allowed. Transit area 2 Topology-MTID Cost Disabled Shutdown Topology Name no no Base Transmit Delay is 1 sec, State DOWN, Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 Virtual Link OSPF_VL2 to router is down Run as demand circuit DoNotAge LSA allowed. Transit area 1 Topology-MTID Cost Disabled Shutdown Topology Name no no Base Transmit Delay is 1 sec, State DOWN, Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 Tabulka 6: Virtuální linky OSPF procesu směrovače RJ květen /15

13 3 Závěr Projekt je zaměřena na virtuální linky a odpovídajících LSA paketů v OSPF procesu. V teoretické části projektu je lehce nastíněn směrovací protokol OSPF spolu s potřebným názvoslovím, které je nutné pro pochopení problematiky. Dále je uvedeno 11 typů LSA paketů s popisem k čemu slouží a kde jsou šířeny. V poslední části teoretického rozboru je uveden princip oblastí v OSPF protokolu obsahující popis jednotlivých typů oblastí, na které navazuje vysvětlení virtuálních linek a jejich využití v praxi, na které je semestrální projekt zaměřen. V praktické části byla navržena a následně v laboratoři realizována topologie složena ze tří směrovačů, na které byl nasazen OSPFv2 proces obsahující 4 různé oblasti, tak aby bylo možné zaznamenat pomocí nástroje Wireshark přenos LSA paketů obsahující informace o virtuálních linkách. Tyto informace jsou umístěny v LSA číslo 1, neboli Router LSA, který může nést informace o čtyřech různých typech linek. Pro semestrální projekt je důležitý typ číslo 4, který obsahuje informace o virtuálních linkách. Praktická část je rozdělena do tří částí. V první části byla vytvořena pouze jedna virtuální linka, na které bylo provedeno zachycení komunikace mezi směrovači a následná analýza těchto dat. Analýzou bylo zjištěno, že rozšířením páteřní oblasti 0, přes oblast 1 dochází fakticky k připojení oblasti 2 přímo k páteřní. Toto má mimo jiné, za důsledek přidání nového záznamu do směrovací tabulky směrovače RJ sítě nacházející se v oblasti 2. Ve druhé části byly vytvořeny virtuální spojení mezi dvojicemi směrovačů RJ-RK a RK-RF, čímž došlo k připojení všech oblastí k páteřní oblasti 0. Toto propojení všech oblastí má za důsledek vytvoření plné konektivity sestavené sítě. V poslední části bylo testováno vytvoření virtuální linky v jiné virtuální lince. Jelikož při konfigurace virtuálních spojení je nutné, aby směrovače na každé straně spojení nastavili stejnou tranzitní oblast, což nelze realizovat. Není možné tímto způsobem vytvořit virtuální linky. Kromě výše zmíněných testů virtuálních linek bylo otestováno, také vytvoření virtuálního spojení v oblastech stub, totally stuby, NSSA a totally stubby NSSA. Při zvolení jakékoliv z těchto oblastí bylo zobrazeno chybové hlášené, že v těchto oblastech nelze vytvořit virtuální linku. Toto chování bylo pouze ověřeno, neboť v dokumentaci k OSPF protokolu je uvedeno, že to není možné. květen /15

14 4 Seznam použitých zdrojů LAMMLE, Todd. CCNA: výukový průvodce přípravou na zkoušku Vyd. 1. Brno: Computer Press, 2010, 928 s. ISBN MOLENAAR, René. How to master CCNP route [online] [cit ]. Dostupné z: květen /15

15 5 Přílohy 5.1 Konfigurace směrovače RK Router(config)#hostname RK RK(config)#interface fastethernet0/0 RK(config-if)#ip address RK(config-if)#no shutdown RK(config)#interface fastethernet0/1 RK(config-if)#ip address RK(config)#router ospf 1 RK(config-router)#network area 1 RK(config-router)#network area 2 RK(config-router)#router-id RK(config-router)#area 1 virtual link RK(config-router)#area 2 virtual link Konfigurace směrovače RF Router(config)#hostname RF RF(config)#interface loopback 1 RF(config-if)#ip address RF(config)#interface fastethernet0/1 RF(config-if)#ip address RF(config-if)#no shutdown RF(config)#router ospf 1 RF(config-router)#network area 2 RF(config-router)#network area 3 RF(config-router)#router-id RF(config-router)#area 2 virtual link květen /15